RT-Thread-RA6M3 HMI Board 之 UART实践RT-Thread问答社区

RA6M3 HMI Board 之 UART实践

发布于 2023-06-26 21:43:17 浏览：664 订阅该版

#第1章 RT-Thread Studio 上的UART实践
##1.1 前言说明
串口是MCU上最常见和使用最为频繁的外设之一，可以用作打印调试信息、远程登陆、控制支持串口通讯的外设等功能，了解和掌握串口是嵌入式开发中的一项必备技能。
###1.1.1 本章内容
使用RT-Thread Studio创建开发板的程序，编写UART的程序，实现串口打印数据的功能，同时使用Finsh Shell控制开发板上的LED。
###1.1.2 模块介绍
开发板上提供了两个串口连接，分别是在P109和P110的串口9，通过调试器的虚拟串口与上位机通讯。
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另一个串口位于P205和P206的串口4，TXD和RXD引脚引出到Ardinuo接口上，在开发板上也直接标出了。
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###1.1.3 开发软件
根据《实践指南说明》安装fsp3.5.0和RT-Thread Studio(2.2.6)。
##1.2 步骤说明
安装好开发环境后，首先对RT-Thread Studio的SDK Manager中安装包进行检查，确定相关的软件支持包已经安装。
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###1.2.1 新建工程
点击工具栏中的文件->新建->RT-Thread项目
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选择目标开发板以及工程默认位置，这里一定要选择HMI_Board，对应的BSP版本为1.0.3,如果选择RA6M3-HMI-Board,对应的BSP版本为1.0.2，在使用串口时有Bug存在，会导致程序无法正常运行。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/07a47d2b67d0ff0a5cf6a584333f2919.png)
给项目一个合适的名字
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/3e765662bb72d467a2d768bf92c72e65.png.webp)
点击完成后，就可以得到一个打印信息以及一秒钟翻转LED的程序。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/ae1eadda123c6e135c343b32ea95bbdf.png.webp)
这个程序是一个完整的程序，点击编译后可以直接下载运行。在此基础上我们就可以根据自己的需要编写相应的驱动程序。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/ab6604be7293b7ef4b211b57194dfd07.png.webp)
如果在下载过程中遇到上述问题，可以通过更新pyocd的版本来修正，这一问题的原因是pyocd的版本过低导致。安装0.2.0的pyocd添加对瑞萨的支持就可以解决这个问题。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/8f37e2f5cba6d1c0ce4f4419bd37a17e.png.webp)
由RT-Thread Studio创建的软件工程本身就是一个演示了LED翻转和串口功能的例程，我们上来就可以得到可以运行的使用了串口输出信息的程序。需要注意的是，rtthread为了方便开发者调试，在系统中嵌入了Finsh这个简易的控制台程序，根据用户使能的模块提供了不同的控制指令。
新创建的工程编译通过后，利用板载的daplink将固件烧写到开发板上。
在串口终端中输入help，可以查看当前支持的指令。
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其中list的功能很多，后面跟随不同的参数可以实现不同的功能，
如图所示，可以产看当前系统中的线程、定时器、信号量、互斥量、事件、邮箱、消息队列以及设备的实例个数。可以帮助开发者掌握当前系统的运行状态。另外reboot功能可以减少设备上下电的次数，方便远程调试。
Finsh的除了上述已经定义好的功能，还支持自定义指令，可以帮助开发者自定义一些测试函数，方便针对特定情境进行测试。
开发板默认使用uart9作为调试串口，在开发板上的Ardinuo接口上，引出了uart4。开发板默认是不开启uart4，为了能使用uart4，首先使用FSP工具配置相关的引脚。
点击工程中的RA Smart Configurator，可以启动代码配置工具对MCU的外设进行配置。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/53a01a273f9267aa115d652ddcc4f0e7.png.webp)
在Stack栏中的New Stack->Connnectivity->UART添加新的UART实例。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/eadd7523181081a184dc6d9638b660e8.png.webp)
修改General栏中的通道和设备名称
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/907db9dbeeea5ce14678f1affff22106.png)
在Pins引脚栏中设定使用的引脚和引脚的工作模式。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/7ff80ebf694bec5a736f0df896fd9f77.png.webp)
点击“Generate Project Content”，即可关闭FSP工具。
回到工程中点击RT-Thread Settings，对工程中要使用的硬件进行配置。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/99445d848fe763b66ad04242103b3a6b.png.webp)
在配置界面的硬件一栏中勾选Enable UART4
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/8755f2d9cf37906089dee684c4b1484d.png.webp)
保存文件后，就可以在工程中添加uart4，并在工程调用相关的串口函数。
###1.3 代码验证
通过串口发送字符串，是嵌入式应用中的基本程序，检验串口是否正常工作。在hal_entry.c中添加以下代码：

```c
#include <rtthread.h>
#include "hal_data.h"
#include <rtdevice.h>

#define LED_PIN    BSP_IO_PORT_02_PIN_09 /* Onboard LED pins */

#define SAMPLE_UART_NAME       "uart4"    /* 串口设备名称 */
static rt_device_t serial;                /* 串口设备句柄 */

char str[] = "hello RT-Thread!\r\n";

void hal_entry(void)
{
    rt_kprintf("\nHello RT-Thread!\n");

/* 查找串口设备 */
    serial = rt_device_find(SAMPLE_UART_NAME);

rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_RX_NON_BLOCKING | RT_DEVICE_FLAG_TX_BLOCKING); // 串口设备使用模式为 (发送阻塞 接收非阻塞) 模式

while (1)
    {
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500);
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
        /* 发送字符串 */
        rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));
    }
}

```
硬件连接如图
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/13a2ebcc899d7f46ec7bd3e53f8a020a.png.webp)
串口打印的效果如下图所示。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/c4a3bee43bdbd7028d0b930d6fc07de9.png.webp)
下面使用Finsh的自定义功能实现uart4的回环功能。具体的代码如下

```c
#include <rtthread.h>
#include "hal_data.h"
#include <rtdevice.h>

#define LED_PIN    BSP_IO_PORT_02_PIN_09 /* Onboard LED pins */

#define SAMPLE_UART_NAME       "uart4"    /* 串口设备名称 */
static rt_device_t serial;                /* 串口设备句柄 */

/* 串口接收消息结构 */
struct rx_msg
{
    rt_device_t dev;
    rt_size_t size;
};

/* 消息队列控制块 */
static struct rt_messagequeue rx_mq;

/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    struct rx_msg msg;
    rt_err_t result;
    msg.dev = dev;
    msg.size = size;

result = rt_mq_send(&rx_mq, &msg, sizeof(msg));
    if (result == -RT_EFULL)
    {
        /* 消息队列满 */
        rt_kprintf("message queue full！\n");
    }
    return result;
}

static void serial_thread_entry(void *parameter)
{
    struct rx_msg msg;
    rt_err_t result;
    rt_uint32_t rx_length;
    static char rx_buffer[BSP_UART4_RX_BUFSIZE + 1];

while (1)
    {
        rt_memset(&msg, 0, sizeof(msg));
        /* 从消息队列中读取消息 */
        result = rt_mq_recv(&rx_mq, &msg, sizeof(msg), RT_WAITING_FOREVER);
        if (result == RT_EOK)
        {
            /* 从串口读取数据 */
            rx_length = rt_device_read(msg.dev, 0, rx_buffer, msg.size);
            rx_buffer[rx_length] = '\0';
            /* 通过串口设备 serial 输出读取到的消息 */
            rt_device_write(serial, 0, rx_buffer, rx_length);
            /* 打印数据 */
            rt_kprintf("%s\n",rx_buffer);
        }
    }
}

static int uart_loop_sample(int argc, char *argv[])
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    char uart_name[RT_NAME_MAX];
    static char msg_pool[256];
    char str[] = "hello RT-Thread!\r\n";

if (argc == 2)
    {
        rt_strncpy(uart_name, argv[1], RT_NAME_MAX);
    }
    else
    {
        rt_strncpy(uart_name, SAMPLE_UART_NAME, RT_NAME_MAX);
    }

/* 查找串口设备 */
    serial = rt_device_find(uart_name);
    if (!serial)
    {
        rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
        return RT_ERROR;
    }

/* 初始化消息队列 */
    rt_mq_init(&rx_mq, "rx_mq",
               msg_pool,                 /* 存放消息的缓冲区 */
               sizeof(struct rx_msg),    /* 一条消息的最大长度 */
               sizeof(msg_pool),         /* 存放消息的缓冲区大小 */
               RT_IPC_FLAG_FIFO);        /* 如果有多个线程等待，按照先来先得到的方法分配消息 */

/* 以 非阻塞接收及阻塞发送方式打开串口设备 */
    rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_RX_NON_BLOCKING | RT_DEVICE_FLAG_TX_BLOCKING);
    /* 设置接收回调函数 */
    rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input);
    /* 发送字符串 */
    rt_device_write(serial, 0, str, (sizeof(str) - 1));

/* 创建 serial 线程 */
    rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
    /* 创建成功则启动线程 */
    if (thread != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(thread);
    }
    else
    {
        ret = RT_ERROR;
    }

return ret;
}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(uart_loop_sample, uart device loop sample);

void hal_entry(void)
{
    while (1)
    {
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500);
        rt_pin_write(LED_PIN, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
    }
}

```
在串口界面中输入控制指令
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/638508721be51b4847eba70018b625fa.png.webp)
测试效果如图所示：
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230626/9baae6f476f083e9194b728fd69299ac.png.webp)

###1.4 章节总结
使用RT-Thread和FSP进行开始还是很方便的，在FSP中修改相关引脚的功能，RT-Thread中使用配置工具对BSP进行使能。同时RT-Thread官网上还有详细的文档和示例代码，帮助新手快速搭建工程和入门嵌入式开发是一个不错的选择。